摘要：新能源汽車教學普遍存在安全水平不足、培訓費用較高、教學示范難度較大等問題，直接導致教學質量不能得到迅速提升。在信息化時代的大背景下，VR技術正在快速進步。VR技術具有虛擬仿真、信息交互等多項功能，在新能源汽車教學中進行應用，可以有效提高抽象知識的直觀水平，這對于降低教學成本、改善教學環境，以及提高安全水平都有著積極的影響。以此為背景，對新能源汽車教學中VR技術的應用進行詳細分析。

關鍵詞：新能源；汽車教學；VR技術

中圖分類號：G712 收稿日期：2023-06-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.033

1 前言

VR 技術（Virtual Technology）是在計算機技術高速發展的時代背景下提出的一種交互式三維動態示警演示技術，能夠為人們創造一個真實的身臨其境的世界，廣泛應用于教育、虛擬展示、模擬場館等眾多領域。傳統新能源汽車教學中許多教學質量得不到提升的問題，也能通過VR技術得到有效的解決。因此，在新能源汽車教學中，要對VR技術的應用進行深入的分析。

2 VR技術在新能源汽車教學中的應用價值

2.1 提高專業知識的直觀性

新能源汽車教學中，需要對汽車各個系統以及控制過程進行分析和講解。但是，整個教學內容不僅抽象性較強，復雜程度也相對較高，大部分學生在對這部分內容的理解中存在較大的難度，這也直接導致其學習興趣低下，老師的教學質量也難以有效提高。VR技術能在新能源汽車教學中為學生打造一個真正意義上的虛擬世界。學生在對新能源汽車不同系統以及控制過程學習時，可以以更加直觀的方式對工作流程和控制原理進行分析。與傳統教學方式相比，VR技術融入之后，其教學內容更加生動有趣，這對于提高新能源汽車教學質量有著積極的影響[1]。

2.2 提高教學安全水平

新能源汽車是在節能環保理念之下研發出的一種新型汽車類型，改變了傳統油車的動力系統，它以電能為基礎能源對汽車進行操作。這也就意味著新能源汽車中很多線路都存在高壓系統，教學過程中的危險系數相對較高，尤其是操作過程中極易發生觸電事故。VR技術應用于新能源汽車教學，能夠為學生模擬一個真實的汽車操控系統。學生在學習中，只需要在模擬環境中進行練習，不需要在真實環境中進行實際操作，有效提高了教學過程中的安全水平。而且，教師也可以以VR技術為基礎，結合學生的認知特點和實際情況，模擬真實的操作環境，這對于提高學生的實踐操作能力也有著積極的影響。

2.3 降低教學成本

傳統新能源汽車教學中，實訓車間是最為主要的教學場地之一。不過，實習車間的建設成本普遍較高，學員在實習車間也會對系統產生一定的磨損，同時也會對設備產生一定的損耗，從而導致教學成本大幅增加的問題。不僅如此，隨著科技水平的不斷進步和發展，新能源汽車的種類和系統也越來越先進，開展新能源汽車教學需要對實訓車間進行不斷的優化和升級，其中還涉及到大量教學儀器設備的采購工作，這也是造成成本上漲的一大原因[2]。VR技術具有較強的模擬能力，學生可以通過虛擬系統構建真實的工作場景，打破傳統空間限制，這也是降低教學成本的重要方式之一。

2.4 提高考核價值

考核是各項教學工作開展過程中一項最主要的基礎性內容。考試可以對學生的學習水平進行有效的衡量，提高對專業知識的掌握程度。但是傳統新能源汽車教學中，考核的有效性不足，這主要表現在考核內容和操作方式的針對性不足。在新能源汽車教學中對VR技術進行充分應用，可以對學生的實踐操作進行實時監控，了解學生在實際操作中存在的問題，制定針對性的解決方案。學生也可以以VR技術為基礎，快速發現操作過程中存在的錯漏問題，這對于提高考核的價值也有著積極的影響。

近年來，隨著VR技術的在新能源汽車教學中的應用價值逐漸被人們發現，越來越多的新能源汽車VR教學系統得以產生。VR教學系統以三維仿真技術為基礎，依托虛擬現實、多媒體、計算機信息處理和網絡通信等技術，可以讓學生在虛擬環境中獲得實際實驗和操作的全部體驗和信息，從而低成本、安全可靠地完成教學目的，提高教學效果。

3 新能源汽車教學中應用 VR 技術

3.1 VR 技術應用于安全使用教學

根據國家統計局的數據顯示，大多家庭都會有一輛小型轎車。傳統油車在實際使用中是以石油為基礎能源進行驅動的。石油整體儲量有限，在使用中也會造成二氧化硫以及二氧化碳污染，嚴重影響空氣質量。由此，在生態環保理念下開發出新能源汽車。由于新能源汽車驅動能源結構的特點，新能源汽車以電能為基礎動力驅動，結構上與傳統油車存在較大差異。

在新能源汽車教學中，安全使用是最為主要的教學模塊之一，需要對電氣火災救助內容、電氣火災滅火內容進行充分的講解，還要對各類安全規則和自救方法進行全面的分析[4]。通過VR技術可以建立虛擬場景，讓學生在安全、可控的前提之下，對火災現場和滅火措施進行充分的了解，也可以對觸電后心肺復蘇內容進行全面的分析。

例如，大部分新能源汽車專業的學生在畢業之后，都會加入到新能源汽車生產及整理工作中。所有工廠在進行管理中，6S管理是主要的管理內容之一，安全管理也是6S管理的核心內容之一。在VR軟件設計中，在工作任務中可以融入6S管理內容。學生在使用VR軟件進行新能源汽車設計、生產以及維修的過程中，就已經滿足了工程安全6S管理的要求，這對于提高安全教育水平也有著積極的影響。

3.2 VR技術在結構認知教學中的運用

結構認知也是新能源汽車教學的主要內容之一，只有對新能源汽車整體結構及零部件結構有了全面的了解，新能源汽車推廣的基礎才能得到夯實。但是，新能源汽車結構較為復雜，所涉及的內容較多，學生理解難度較大。而且，新能源汽車部分結構密封性較強，如果全部拆掉，將嚴重影響汽車的整體運營能力，同時即使經過拆解，也無法對該結構的運行狀態進行全面分析。

在實際應用中，VR技術能夠建立起三維立體的模型。學生可以在電腦內或手機內，利用VR技術對任意結構模型進行放大、縮小、移動、旋轉等處理，甚至可以利用VR技術對不同零部件進行分層拆解處理。

在新能源汽車教學中，驅動電機爆炸就是最主要的教學內容之一。但是，驅動電機爆炸是一個瞬時操作過程，單純通過文字講解的方式，學生理解難度較大。通過應用VR技術，學生可以在爆炸后清醒地認識到驅動馬達內部的定子、鐵芯、轉子、機座和電池結構，還可以充分了解馬達控制器、空調系統和其他結構。

例如，在虛擬實訓基地中，可以分析大眾、奧迪、奔馳、特斯拉、通用、豐田、本田、日產、比亞迪、北汽新能源、廣汽傳祺、榮威、眾泰、江淮等不同品牌新能源汽車的高壓電池結構，分別以高壓電池結構為基礎研究對象，對不同品牌新能源汽車的高壓電池結構進行分析。不需要額外對電池系統進行采購，只要進入虛擬倉，根據不同品牌提供的官方數據，就可以利用VR技術建立這些高壓電池的虛擬結構。甚至可以在虛擬世界中，對不同品牌高壓電池的結構進行對比分析。

3.3 VR技術運用到原理教學中

新能源汽車與傳統油車最大的區別不僅僅是結構，更主要的是其工作原理與傳統油車工作原理有著較大的區別。學生只有對新能源車的工作原理有了充分的了解，才能對整個新能源車的運行原理有一個全面的認識，這對學生在以后的工作中涉及新能源車的運行水平，以及維修、保養水平的提高，都有積極的作用。

利用VR技術，對各個系統和零部件之間的運轉過程進行真實的模擬。學生只需要以VR技術為基礎，通過觀察就可以了解新能源汽車整體的工作原理，以此來完成最終的學習任務。例如，在對新能源汽車永磁同步電機工作原理進行講解中，可以以VR技術為基礎，建立永磁同步電機工作原理演示模型。利用這個動態演示模型就可以結合永磁同步電機的實際運行情況，對工作原理進行真實的演示。

除此之外，在對上下電流程工作原理進行講解的過程中，也可以借助VR技術建立虛擬模型。通過對虛擬模型進行觀察，不僅可以深化學生對新能源汽車工作原理的理解程度，還能提高學生對于新能源汽車教學內容的關注程度。例如，作為一款應用于輔助汽車教學的實操軟件，國騰安汽車動力總成VR實操系統通過虛擬仿真的方式展現了汽車動力總成的構造。通過實訓課程的學習，學員可以更加直觀地了解發動機的整體構造和運轉原理，如發動機拆裝、變速器拆裝、懸掛拆裝、剎車拆裝以及空調系統拆裝等。通過1∶1的造型，真實展現汽車動力總成結構，為汽車實戰訓練教學帶來更為“炫酷”的全新體驗。

3.4 性能測試教學中應用VR技術

新能源汽車已然成為汽車行業未來進步和發展的主要方向之一，因此學生在學習中要提高對新能源汽車的重視程度。性能測試也是主要的學習內容之一，通過性能測試對新能源汽車的結構問題和系統問題進行全面的理解，這對于提高新能源汽車的維修質量也有著積極的影響。通過VR技術，新能源汽車教學中的性能檢測教學質量能夠得到提升。例如，可以以VR技術為基礎，獲取真實的實驗數據與演示模型。通過與標準數據進行對比，可以對新能源汽車的操作性能進行評估。

但在實際應用過程中，VR技術還需要學生與車輛之間完成制動能量回饋測試、防溜車測試、馬達超速測試等最主要的測試內容，以及確保性能測試成績的空調制冷系統壓力檢測等交互操作。例如，北京理工偉業科教有限公司已經定制了新能源汽車VR3D虛擬現實教學實訓系統，該系統可以在3D虛擬環境中，可以通過虛擬儀器測量絕緣電阻，通過虛擬示波器顯示故障波形，還可以通過絕緣電阻搖表學習遙表使用方法，學習故障診斷邏輯。根據維修手冊電動機溫度傳感器電阻表和對應引腳，用萬用表測量電阻值，并可模擬電動機溫度，進而實現電機溫度傳感器檢測的目的。

3.5 VR技術在技能訓練中的應用

VR技術在實際應用中，可以以新能源汽車為基礎，建立訓練模式、自由導航模式、評估模式三種技能訓練模式。

學生在實際學習中，只需要以VR技術為基礎，就可以實現新能源汽車的操作、維修等諸多內容。在實際操作過程中一旦出現錯誤，VR技術會根據電腦、錯誤時間、錯誤方法及時糾正錯誤內容，并提示學生對錯誤內容要及時進行校正，一旦出現錯誤，也會及時進行校正。

例如，在新能源汽車教學中，需要對新能源汽車的電池進行拆卸和檢查，這也是技能訓練的重要內容之一。VR技術可以模擬一個真實的操作環境，讓學生對電池拆卸方法、檢查內容、檢查流程進行重復性演練，并且對學生的操作流程進行記錄和評估。在實際教學中，為了不斷提高VR技術的在技能訓練方面的應用價值，要設計三級管理模式：

a.在利用VR技術開展技能訓練的過程中，需要系統具備標準操作示范的功能。

b.系統要能通過語言或文字的方式對操作技巧進行提示。

c.在系統進步發展中，要結合學生的實際操作情況，對考試成績進行精準評定。

例如，北京理工偉業科教有限公司定制的新能源汽車VR3D虛擬現實教學實訓系統，可以在3D虛擬環境現場自動提示拆裝步驟，通過選擇各種不同的對應工具來拆裝電機和裝配電機，從而完成電機拆裝實訓、變速器拆裝實訓、交流異步電機拆裝實訓、輪轂電機拆裝實訓、開關磁阻電機拆裝實訓，以及奇瑞電機的旋壓器拆裝、配電盒拆裝、電機整體拆裝等多項拆裝實訓工作。

4 結語

新能源汽車教學中對VR技術進行充分應用，可以提高理論知識的直觀性以及教學安全水平，提高考核價值，這對于降低教學成本也有著積極的作用。VR技術可以在安全使用、結構認知、工作原理、性能測試以及技能訓練等方面得到充分的應用，這對于新能源汽車教學質量的提升有著積極的影響，也是推動新能源汽車教育行業在信息化時代背景下發展的重要途徑之一。

參考文獻：

[1]倪書存.VR技術在新能源汽車教學中的應用[J].集成電路應用，2023，40（1）：134-135.

[2]晏寶忠.基于VR技術的新能源汽車教學應用與研究[C]//中小幼教師新時期第三屆“教育教學與創新研究”論壇論文集，2022：409-412.

[3]傅貞林.VR技術在新能源汽車教學中的應用[J].時代汽車，2022（7）：108-109.

[4]張榮貴，李智強.基于VR技術的新能源汽車教學應用與研究[J].機電技術，2021（1）：101-104+114.

[5]秦彩寧，夏美藝，李恒賓，等.VR技術在新能源電動汽車教學中的應用研究[J].數碼世界，2020（12）：251-252.

作者簡介：

鄧業林，男，1984年生，副教授，研究方向為新能源技術。